DE60317309T2 - BREATHING APPARATUS - Google Patents
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Abstract
Description
Diese Erfindung bezieht sich auf Beatmungsvorrichtungen zum Unterstützen von Patienten, insbesondere Menschen, beim Atmen dadurch, dass ein Atemweg-Überdruck während des Atmungszyklus aufrecht erhalten wird.These The invention relates to respiratory devices for assisting Patients, especially humans, breathe thereby maintaining a positive airway pressure during the respiratory cycle is obtained.
Es
ist allgemein anerkannt, das die Anwendung eines dauernden Atemweg-Überdruckes (CPAP) eine erfolgreiche
klinische Technik zum Unterstützen
von Patienten mit Atmungsschwierigkeiten ist. In letzterer Zeit
wurde eine besonders erfolgreiche nicht-invasive CPAP-Vorrichtung
in der
Es wurde festgestellt, dass das Phänomen des Strahl-Bypasses oder Strahl-Nebenschlusses, bei dem ein Teil des Frischgases, das dem Patienten zugeführt wird, direkt aus dem Auslassrohr ausströmt, wesentlich dafür ist, dass sich die niedrigen zusätzlichen Anstrengungen beim Atmen ergeben.It was found to be the phenomenon of Beam bypass or beam shunt, at a part of the fresh gas supplied to the patient flowing directly out of the outlet pipe, essential is that the low additional ones Efforts to breathe revealed.
Ein
alternativer Mechanismus zum Verringern der zusätzlichen Anstrengung beim Atmen
ist in dem
Der Anmelder hat festgestellt, dass für zumindest einige Anwendungen Vorrichtungen mit einem kontinuierlichen Atemweg-Überdruck weiter verbessert werden können. Die Erfindung ergibt eine Beatmungsvorrichtung, wie sie im Anspruch 1 beansprucht ist.Of the Applicant has determined that for at least some applications Devices with a continuous airway overpressure can be further improved. The invention provides a respiratory device, as in the claim 1 is claimed.
Vorzugsweise ist die Achse des Gas-Einlasskanals seitlich gegenüber der Achse des Beatmungskanals an dem Punkt versetzt, an dem der Gas-Einlasskanal das Gas in den Beatmungskanal einleitet.Preferably the axis of the gas inlet channel is laterally opposite to the Axis of the ventilation duct offset at the point at which the gas inlet duct the gas is introduced into the ventilation channel.
Es ist somit zu erkennen, dass gemäß der vorliegenden Erfindung eine Atmungs-Unterstützungsvorrichtung vom CPAP-Typ geschaffen wird, bei der der Gas-Einlasskanal gegenüber der Achse des Beatmungskanals versetzt ist. Es wurde festgestellt, dass die Bereitstellung einer derartigen Versetzung die Druckschwankungen in dem Beatmungskanal über den Beatmungszyklus verringern kann. Es ist anerkannt, dass dies bei der Verringerung der Anstrengungen für die Atmung nützlich ist und somit die Erholung des Patienten unterstützt.It Thus it can be seen that according to the present Invention a respiratory support device created by the CPAP type, where the gas inlet channel with respect to the axis of the breathing channel is offset. It was found that providing a such displacement the pressure fluctuations in the breathing duct over the Can reduce the ventilation cycle. It is acknowledged that this Reducing the effort for breathing is useful and thus supports the recovery of the patient.
Es wurde weiterhin festgestellt, dass das Ausmaß der seitlichen Versetzung so eingestellt werden kann, dass sich ein bestimmbares Ausmaß des Strahl-Bypass oder Strahl-Nebenschlusses ergibt. Insbesondere hat der Anmelder festgestellt, dass obwohl in vielen Fällen ein konstanter Atemweg-Überdruck die am besten geeignete Atmungs-Unterstützung ist, die geliefert werden kann, es in manchen Fällen wünschenswert sein kann, einen vergrößerten Druck während der Einatmungsphase zu schaffen. Dies könnte beispielsweise in besonders schwerwiegenden Fällen geeignet sein, wenn der Patient nicht in der Lage ist, seine/ihre Lungen auszudehnen. Der vergrößerte Druck kann die Aktivierung der Alveolen unterstützen. Der vergrößerte Einatmungs-Druck kann durch geeignetes Einstellen des Ausmaßes des Nebenschlusses erzielt werden.It was further found that the extent of lateral displacement can be adjusted so that a determinable extent of the beam bypass or beam shunt results. In particular, the applicant has found that although in many cases a constant airway overpressure the most appropriate respiratory support is that delivered can, in some cases desirable can be an increased pressure while to create the inhalation phase. This could be the case, for example serious cases be suitable if the patient is unable to do his / her To expand lungs. The increased pressure can assist the activation of the alveoli. The increased inspiratory pressure can achieved by appropriately adjusting the extent of the shunt become.
Obwohl in der vorstehend angegebenen Weise der erforderliche Nebenschluss-Effekt durch Versetzen des Gas-Einlasses gegenüber der Achse des Beatmungsschlauchs erzielt werden kann, wurde weiterhin festgestellt, dass tatsächlich der gleiche Effekt durch Simulieren einer derartigen Versetzung erzielbar ist. Somit muss der Gas-Einlass nicht gegenüber der Hauptachse des Beatmungsrohres versetzt sein, wenn das Beatmungsrohr eine Änderung der Querschnittsfläche durchläuft und der Gas-Einlass gegenüber der Mittelachse des engeren Teils versetzt ist. Der engere Teil könnte ein relativ kleiner Teil der Länge des Beatmungskanals sein – beispielsweise eine teilweise Prallplatte.Even though in the manner indicated above the required shunt effect by offsetting opposite to the gas inlet The axis of the breathing tube can be achieved was continued found that actually the same effect can be achieved by simulating such an offset is. Thus, the gas inlet does not have to face the main axis of the breathing tube be offset when the respiratory tube undergoes a change in the cross-sectional area and the gas inlet opposite the center axis of the narrower part is offset. The closer part could a relatively small part of the length be the breathing channel - for example a partial baffle plate.
Vorzugsweise ist die Achse des Gas-Einlasskanals an dem Punkt, an dem der Gas-Einlasskanal das Gas in den Beatmungskanal einleitet, gegenüber der Achse des engsten Teils des Beatmungskanals versetzt.Preferably is the axis of the gas inlet channel at the point at which the gas inlet channel Gas is introduced into the breathing channel, opposite the axis of the narrowest part of the ventilation channel.
Es ist somit zu erkennen, dass eine bevorzugte Ausführungsform des vorstehend genannten Gesichtspunktes der Erfindung einen Beatmungskanal mit im Wesentlichen konstanter Querschnittsfläche aufweist, derart, dass der Gas-Einlasskanal seitlich gegenüber der Hauptachse des Beatmungskanals versetzt ist.It It can thus be seen that a preferred embodiment of the above-mentioned aspect the invention a respiratory passage with substantially constant Cross sectional area such that the gas inlet channel laterally opposite the main axis of the ventilation channel is offset.
Der Beatmungskanal kann irgendeine geeignete Querschnittsform aufweisen, beispielsweise könnte er im Querschnitt dreieckig oder oval sein. Alternativ kann er einen im Wesentlichen kreisförmigen Querschnitt haben. In gleicher Weise könnte der Auslasskanal ebenfalls irgendeine geeignete Querschnittsform haben, beispielsweise kreisförmig, dreieckig oder oval, und er muss nicht die gleiche Form wie der Beatmungskanal haben.The ventilation channel can be any suitable For example, it could be triangular or oval in cross-section. Alternatively, it may have a substantially circular cross-section. Likewise, the outlet channel could also be of any suitable cross-sectional shape, such as circular, triangular, or oval, and need not have the same shape as the breathing channel.
Der Gas-Einlasskanal kann ein getrenntes Rohr umfassen, das sich zumindest teilweise in den Beatmungskanal erstreckt, es wird jedoch bevorzugt, dass sich der Gas-Einlasskanal in den Beatmungskanal öffnet – das heißt das die Mündung des Gas-Einlasses an einer Wand der Vorrichtung liegt. Am stärksten bevorzugt wird, dass der Gas-Einlasskanal so angeordnet ist, dass er sich in die Verbindung zwischen dem Beatmungskanal und dem Auslasskanal auf der Außenseite der Verbindung öffnet.Of the Gas inlet duct may comprise a separate pipe, at least partially extends into the breathing channel, but it is preferred that the gas inlet channel opens into the breathing channel - that is, the mouth of the gas inlet is located on a wall of the device. Most preferred is that the gas inlet duct is arranged so that it is in the connection between the breathing channel and the outlet channel on the outside the connection opens.
Vorzugsweise ist der Gas-Einlasskanal seitlich gegenüber der Achse des Beatmungskanals oder der Mittelachse seines engsten Punktes in Richtung auf den Auslasskanal versetzt. Dies bedeutet, das der Strahl von Frischgas, der aus dem Gas-Einlasskanal austritt, zumindest teilweise in Richtung auf das Winkelstück an der Innenkante der Verbindung zwischen dem Auslass- und Beatmungskanal oder auf die Unterkante eines engeren Teils gerichtet ist. Das Winkelstück oder irgendein anderes Strömungs-Drosselstück dient effektiv dazu, den Gasstrahl auf die Beatmungs- und Auslasskanäle aufzuteilen, wodurch sich der erforderliche Bypass oder Nebenschluss ergibt.Preferably the gas inlet channel is laterally opposite the axis of the breathing channel or the central axis of its narrowest point towards the exhaust duct added. This means that the jet of fresh gas coming out of the Gas inlet passage exits, at least partially towards the elbow at the inner edge of the connection between the outlet and ventilation ducts or directed to the lower edge of a narrower part. The elbow or any other flow restrictor is used effectively splitting the gas jet into the ventilation and exhaust ports, resulting in the required bypass or shunt.
Der Gas-Einlasskanal könnte parallel zu dem Beatmungskanal sein. Vorzugsweise ist er jedoch unter einem kleinen Winkel, beispielsweise ungefähr 5°, gegenüber der Achse des Beatmungskanals in Richtung von dem Auslasskanal fort geneigt. Es wurde festgestellt, dass dies ein etwas besseres Betriebsverhalten gibt.Of the Gas inlet duct could be parallel to the breathing channel. Preferably, however, he is at a small angle, for example about 5 °, to the axis of the breathing channel inclined in the direction away from the outlet channel. It was determined, that this gives a slightly better performance.
Es wurde tatsächlich festgestellt, dass die Neigung des Gas-Einlasskanals auch eine Wirkung auf das Ausmaß des Nebenschlusses, wenn auch weniger, allgemein hat, als die Wirkung des lateralen Nebenschlusse, und dass eine geeignet gewählte Neigung ein nützliches Ausmaß an Nebenschluss ergibt, selbst wenn der Gas-Einlasskanal nicht seitlich versetzt ist. Somit ist vorzugsweise die Achse des Gas-Einlasskanals gegenüber der Achse des Beatmungskanals geneigt.It was actually found that the inclination of the gas inlet channel also has an effect on the extent of Shun, if less, generally has, than the effect of the lateral shunt, and that a suitably chosen slope a useful one Extent Shunt results, even if the gas inlet duct is not offset laterally is. Thus, preferably, the axis of the gas inlet channel is opposite the axis of the breathing channel inclined.
Wie dies weiter oben erläutert wurde, ist die Achse des Gas-Einlasskanals vorzugsweise seitlich an dem Punkt versetzt, an dem er mit dem Auslasskanal verbunden ist, oder er ist seitlich gegenüber einer Achse durch den Mittelpunkt eines verengten Abschnittes des Beatmungskanals versetzt.As this explained above is preferred, the axis of the gas inlet channel is preferably on the side offset to the point where it is connected to the outlet channel, or he is laterally opposite an axis through the center of a narrowed portion of the Ventilation channels offset.
Es ist klar zu erkennen, dass das Ausmaß der seitlichen Versetzung die relativen Anteile der aufgeteilten Strömungen und damit das Ausmaß des Nebenschlusses beeinflusst. Es werden mögliche Ausführungsformen in Betracht gezogen, bei denen die Versetzung in einer Richtung von dem Auslasskanal fort gerichtet ist. Derartige Ausführungsformen erfordern jedoch eine relativ große Neigung des Gas-Einlasskanals, was aus anderen Gründen unerwünscht ist.It It is clear that the extent of lateral displacement the relative proportions of the split flows and thus the extent of the shunt affected. There will be possible embodiments considered to be one-way displacement directed away from the outlet channel. Such embodiments however, require a relatively large inclination of the gas inlet channel, which for other reasons undesirable is.
Wie dies weiter oben erläutert wurde, beeinflussen sowohl die Versetzung als auch die Neigung des Gas-Einlasskanals gegenüber dem Beatmungskanal oder dessen engsten Teils das Ausmaß des Nebenschlusses, der im Gebrauch erzielt wird. Dies hat andererseits verschiedene nützliche Auswirkungen auf das Druckprofil in dem Beatmungskanal. Im Allgemeinen ist ein bestimmtes Druckprofil für eine große Anzahl von Patienten geeignet. Der Anmelder hat jedoch festgestellt, dass es unter manchen Umständen wünschenswert sein kann, in der Lage zu sein, das Druckprofil durch Ändern des Ausmaßes des Nebenschlusses zu ändern. Bei manchen bevorzugten Ausführungsformen umfasst daher die Beatmungsvorrichtung zwei oder mehr Gas-Einlasskanäle mit unterschiedlichen Versetzungen und/oder Neigungen. Ein Mediziner kann dann entscheiden, welcher Gas-Einlass für die gewünschte Betriebsart zu verwenden ist.As this explained above was influenced both the displacement and the inclination of the Gas inlet channel opposite the ventilation channel or its narrowest part the extent of the shunt, which is achieved in use. On the other hand, this has different useful Effects on the pressure profile in the ventilation channel. In general is a specific pressure profile for a big Number of patients. However, the applicant has stated that under some circumstances desirable may be able to change the pressure profile by changing the Extent of the Shunt to change. In some preferred embodiments Therefore, the ventilation device comprises two or more gas inlet channels with different Transfers and / or inclinations. A physician can then decide which gas inlet for the desired Operating mode is to use.
Zusätzlich oder alternativ ist bei manchen Ausführungsformen ein beweglicher Gas-Einlasskanal vorgesehen. Es wird in Betracht gezogen, dass der Einlasskanal bewegt werden kann, so dass entweder die Neigung oder die Versetzung geändert werden kann, oder es ist tatsächlich möglich, beides zu ändern. Bei einem Beispiel könnte der Gas-Einlasskanal schwenkbar an dem Rest der Vorrichtung befestigt sein, wobei eine flexible Manschette oder dergleichen vorgesehen ist, um eine gasdichte Abdichtung sicherzustellen. In einem anderen Beispiel könnte der Gas-Einlass verschiebbar an dem Rest der Vorrichtung befestigt sein. Auch in diesem Fall kann eine geeignete Abdichtung oder Dichtung vorgesehen sein.Additionally or alternatively, in some embodiments a movable gas inlet duct intended. It is considered that the intake passage moves can be changed so that either the tilt or the displacement can, or it is actually possible, to change both. In one example could the gas inlet duct is pivotally attached to the remainder of the apparatus be provided with a flexible sleeve or the like is to ensure a gas-tight seal. In another Example could be the gas inlet slidably attached to the rest of the device. Also in In this case, a suitable seal or seal may be provided be.
Gemäß der Erfindung wird bevorzugt, dass der Gas-Einlasskanal eine kleinere Querschnittsfläche als sowohl der Auslass- als auch der Beatmungskanal hat, vorzugsweise von weniger als einem Viertel hiervon. Bei einer speziellen Ausführungsform, bei der die Kanäle kreisförmig sind, ist das Verhältnis ihrer Durchmesser 1,4 mm bis 5 mm.According to the invention It is preferred that the gas inlet channel has a smaller cross-sectional area than both the outlet and the breathing channel has, preferably less than a quarter of that. In a specific embodiment, at the the channels circular are, is the relationship their diameters 1.4 mm to 5 mm.
Vorzugsweise sind die Beatmungs- und Auslasskanäle im Wesentlichen geradlinig, und sie treffen sich besonders bevorzugt unter einem im Wesentlichen rechten Winkel oder mehr.Preferably the ventilation and exhaust ports are essentially straightforward, and most preferably, they meet under one other right angle or more.
Die Beatmungsvorrichtung der Erfindung kann so ausgebildet sein, dass sie direkt an dem Gesicht eines Patienten angebracht werden kann. Beispielsweise kann sie zwei Nasenstöpsel zum Einsetzen in die Nase des Patienten umfassen. Tatsächlich bilden, wenn die Beatmungsvorrichtung zur Verwendung mit Kindern ausgebildet ist, die Nasenlöcher des Kindes effektiv einen Teil des Beatmungsrohres. Alternativ kann die Vorrichtung eine Maske umfassen oder für eine Verbindung mit dieser ausgebildet sein, die über das Gesicht eines Patienten passt – beispielsweise über die Nase und den Mund, wobei die Maske in Verbindung mit dem Beatmungskanal steht.The Ventilation device of the invention may be designed so that It can be attached directly to the face of a patient. For example, she may have two nose plugs for insertion into the nose of the patient. Actually, when the respiratory device is designed for use with children is the nostrils of the Child effectively a part of the breathing tube. Alternatively, you can the device comprises or for connection to a mask be educated, over the face of a patient fits - for example, over the Nose and mouth, with the mask in conjunction with the breathing channel stands.
Bei manchen bevorzugten Ausführungsformen ist ein langgestrecktes Rohr oder ein Schlauch in Strömungsmittelverbindung mit dem Auslasskanal vorgesehen. Dies ist für die Betriebsweise der Vorrichtung nicht wesentlich, es hat sich jedoch herausgestellt, dass dies die erzeugten Geräusche verringert.at many preferred embodiments is an elongated tube or hose in fluid communication provided with the outlet channel. This is for the operation of the device not essential, but it has turned out that this is the generated noises reduced.
Bestimmte bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung werden nunmehr lediglich in Form eines Beispiels unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben, in denen:Certain preferred embodiments of Invention will now be described only in the form of an example Reference to the accompanying drawings described in which:
Die
Beatmungsvorrichtung nach
Der
Auslasskanal
Ein
Gas-Einlasskanal
Die
jeweiligen Achsen
Die
Die Wirkung der Nebenschlusses trägt zu einer Verringerung des Druckes in dem Beatmungskanal und damit zu einer Verringerung der Anstrengung bei, die seitens des Patienten beim Ausatmen erforderlich ist, verglichen mit dem Fall, der sich ohne einen Nebenschluss ergeben würde.The Effect of the shunt carries to a reduction of the pressure in the breathing channel and thus to reduce the effort on the part of the patient when exhaling is required compared to the case arising without a shunt would result.
Schließlich zeigt
Der
Beatmungskanal
Die
künstliche
Lunge wurde auf ein tidales Volumen von 30 Millilitern und ein Einatmungs-/Ausatmungs-Verhältnis von
3:7 eingestellt, was ein annehmbar typischer Wert für ein Kind
ist. Der Gas-Einlasskanal
Das
Experiment wurde dann mit einer bekannten Beatmungsvorrichtung – dem „INFANT FLOW-" (registrierte Marke)
Generator unter den gleichen Bedingungen wiederholt (mit der Ausnahme,
dass der Druck an der Generator-Druckverbindung gemessen wurde,
was zu einer Druckdifferenz von nur lediglich 0,25 cm H2O
führt)
wobei eine Frischgas-Strömungsrate
von 8 Litern pro Minute verwendet wurde. Die Ergebnisse können der
Linie B in
Das
Experiment wurde mit Frischgas-Strömungen von sechs und vierzehn
Litern pro Minute wiederholt, und die Ergebnisse sind durch die
Linien C bzw. D in
Es ist somit zu erkennen, dass zumindest eine Ausführungsform der Erfindung eine Beatmungsvorrichtung mit sehr niedrigen Druckschwankungen ergibt, die damit in der Lage ist, die Atmung mit minimalen zusätzlichen Anstrengungen beim Atmen zu unterstützen, verglichen mit den bereits nützlichen bekannten Vorrichtungen.It It can thus be seen that at least one embodiment of the invention is a Ventilation device with very low pressure fluctuations, which is capable of breathing with minimal additional To support efforts to breathe, compared to the already useful known devices.
Eine
weitere mögliche
Ausführungsform
der Erfindung ist schematisch in
Eine
weitere mögliche
Ausführungsform
ist in
Eine
weitere Ausführungsform
der Beatmungsvorrichtung ist in den
Im
Gegensatz zu den vorhergehenden Ausführungsformen zeigt die Seitenansicht
nach
Schließlich zeigen
die
Es ist für den Fachmann zu erkennen, dass viele Abänderungen und Modifikationen der beschriebenen Ausführungsformen innerhalb des Schutzumfanges der vorliegenden Erfindung möglich sind. Beispielsweise kann die Beatmungsvorrichtung so konfiguriert werden, dass sie willkürlich den Atemweg-Druck während der Einatmungsphase vergrößert, indem die Versetzung zwischen den Achsen des Gas-Einlasskanals und des Beatmungskanals vergrößert wird, um ein entsprechend kleineres Ausmaß an Bypass oder Nebenschluss zu erreichen. Eine derartige Vorrichtung könnte zur Behandlung eines akuten Atemnot-Syndroms nützlich sein, bei dem der vergrößerte Druck beim Einatmen zur Aufrichtung der Alveolen beitragen kann.It is for the skilled person to realize that many modifications and modifications the described embodiments are possible within the scope of the present invention. For example, the ventilator can be configured to that they are arbitrary the airway pressure while the inhalation phase increases by the offset between the axes of the gas inlet channel and the Ventilation duct is enlarged, a correspondingly smaller amount of bypass or shunt to reach. Such a device could be used to treat an acute Respiratory syndrome useful be where the increased pressure contribute to the erection of the alveoli during inhalation.
Weiterhin muss der Beatmungskanal nicht eine konstante Bohrung aufweisen, wie dies gezeigt ist. Er kann eine örtliche Verringerung der Querschnittsfläche aufweisen, beispielsweise aufgrund einer Prallplatte, einer Stufe oder eines anderen Vorsprungs. In diesem Fall muss der Gas-Einlasskanal nicht notwendigerweise gegenüber der Hauptachse des Beatmungskanals versetzt sein, sondern er wird gegenüber der effektiven zentralen Strömungsmittel-Achse hiervon versetzt sein, die durch die Verringerung des Querschnittes oder der Bohrung bestimmt ist.Farther the ventilation channel does not have to have a constant bore, as shown. He may have a local reduction of the cross-sectional area, for example, due to a baffle plate, a stage or a other projection. In this case, the gas inlet duct does not have to necessarily opposite be offset from the main axis of the breathing channel, but he will be opposite the effective central fluid axis Be offset by the reduction of the cross section or the hole is determined.
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